Influence du type de sachet sur la résistance mécanique

L'influence du type de sachet plastique sur les résistances mécaniques des matériaux composites élaborés à identiques taux de dosages et avec différents types de sachets plastiques est assez remarquable sur les résultats. Par exemple, à la même teneur en liant de 20% et avec les sachets plastiques du type 1, on a enregistré les meilleures résistances (Figure 4.1). Par contre, l'utilisation des sachets plastiques du type 4 (Figure 4.4) a plutôt donné lieu à des matériaux inexploitables, les matériaux composites obtenus se présentant sous forme de poudre (Photo 3.2). De même, à la teneur en liant de 33%, les sachets plastiques de types 1, 2 et 3 (Figures 4.1, 4.2 et 4.3) ont produit des matériaux de résistances mécaniques très faibles alors que le sachet plastique du type 4 (Figure 4.4) a permis d'obtenir un matériau composite de résistance relativement élevée. Etant donné que, dans les déchets solides, c'est tous les types de sachets plastiques qu'on retrouve mélangés, la teneur moyenne optimale en liant estimée avoisine 25%. Cette estimation concorde avec les résultats des essais menés sur les sachets plastiques prélevés dans les décharges publiques.

115 On peut conclure, s’agissant des liants en sachets plastiques de types « Indusplast » et

« Africa 24 »,que les résistances à la traction par flexion trois points et les résistances à la compression décroissent lorsque le taux de dosage en liant augmente

Figure 4.1 : Courbes des résistances en flexion et en compression en fonction du dosage en liant Induplast

Figure 4.2 : Courbes des résistances en flexion et en compression en fonction du dosage en liant "Africa 24"

116 Les valeurs des résistances mécaniques obtenues, en utilisant le sachet plastique de type

« Indusplast », sont relativement plus élevées que celles issues de l’emploi de sachet « Africa 24 », aussi bien en flexion trois points qu’en compression.

L’évolution des courbes représentant ces données mécaniques laisse à penser que, une résistance plus accrue pourrait être obtenue avec ce type de sable en dosant le liant à une teneur inférieure à 20%. Quant à la Figure 4.3, les données recueillies durant ces essais ont montré qu’apparemment, le dosage optimal pour ce type de sachet plastique se trouve autour de la teneur de 25%. A la teneur de 20%, les éprouvettes ont affiché une mauvaise cohésion.

Figure 4.3 : Courbes des résistances en flexion et en compression en fonction du dosage en liant " Eagle"

Figure 4.4 : Courbes des résistances en flexion et en compression en fonction du dosage en liant " Le nouveau"

117 A 33%, les éprouvettes sont apparues plutôt farineuses. En conclusion, il serait judicieux, dans une étude ultérieure, de réaliser des éprouvettes de dosage intermédiaire et même après 33% pour confirmer la tendance observée.

Les résultats expérimentaux font remarquer que les résistances les plus élevées de l’opération ont été enregistrées sur les éprouvettes confectionnées avec le sachet n°4 (Le Nouveau) : 6,8MPa en flexion et 7,14 MPa en compression. Il faut souligner que l’opération réalisée à la valeur de dosage de 20% en sachet de type « Le Nouveau » s’est révélée infructueuse, raison pour laquelle, aucune valeur n’a pu être affichée sur le graphique de la Figure 18 à 20%. De plus grandes résistances sont peut-être à espérer au-delà du dosage de 33%.

4.1.1.2. Influence de la taille granulométrique du sable sur la résistance mécanique Les résultats exprimés sur la Figure 4.5 montrent une nette variation des résistances en flexion et en compression en fonction de la granulométrie des granulats.

Figure 4.5 : Evolution des résistances mécaniques du matériau composite en fonction de la classe granulométrique du sable

En effet, ces résultats indiquent que, des trois (03) types de granulats testés, celui ayant une granulométrie fine (S1) a procuré les meilleures résistances mécaniques au matériau composite obtenu avec des valeurs de 5,1 MPa et 5,26 MPa respectivement en flexion trois points et en compression.

Les résultats expérimentaux montrent qu’il se produit une réduction des valeurs des résistances aussi bien, en flexion qu’en compression, au fur et à mesure que la taille des

118 granulats s’accroît. Dans tous les cas, les résistances en flexion et en compression évoluent simultanément dans des plages de valeurs assez rapprochées quel que soit le type de sachet ayant servi de liant. Ceci apparaît alors bien comme une indication de la propriété du matériau composite découlant.

En conclusion partielle, nous pouvons donc affirmer que les granulats fins ont tendance à produire un matériau plus résistant en flexion et en compression que celui confectionné avec de gros granulats.

4.1.1.3. Influence de la nature du sable sur la résistance mécanique

Les données acquises (Figure 4.6) révèlent une diminution des résistances aussi bien, en flexion trois points, qu’en compression au fur et à mesure que la taille des granulats s’accroît.

Cette tendance avait été déjà observée avec les résultats obtenus concernant les éprouvettes des sables roulés.

Par ailleurs, nous retrouvons l’allure presque uniforme des courbes des résistances en flexion comme en compression. Les parties fines du concassé de granite ont tendance à produire un matériau composite plus résistant en flexion et en compression que celui confectionné avec de gros granulats.

Figure 4.6 : Courbes des résistances en flexion et en compression en fonction des trois classes granulaires du concassé de granite

Par ailleurs, en comparant les résultats, on peut en déduire que :

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 Les résistances opposées par les éprouvettes du sable lagunaire sont nettement supérieures à celles du granite concassé dans tous les

compartiments de la granulométrie; cela surprend parce que le béton de ciment nous a habitués au contraire. De ce phénomène nous allons émettre deux tentatives d’explication :

La première : les grains du concassé présenteraient plus de surfaces spécifiques que les grains arrondis d’origine fluviale; mais, nous devons placer un bémol à ce niveau parce que, pour le ciment, à granulométrie égale, le béton de concassé de granite n’est pas plus faible que le béton de sable lagunaire ;

Figure 4.7. Concentration des isostatiques vers le granulat lorsque celui-ci est moins déformable que la matrice du béton (Maso, 1982 ; Baron et al., 1995).

La deuxième : avant toute déformation, les chaînes de molécules du polyéthylène doivent se déployer dans le sens de la sollicitation; sous cette hypothèse, les arêtes vives du concassé, exercent de fortes contraintes dans la pâte provoquant une rupture prématurée des chaînes moléculaires du polymère. En effet, d’après Maso, le granulat est le squelette du béton lorsque la matrice est plus déformable que le renfort. Lorsqu’un tel béton est soumis à un effort, les sollicitations sont très intenses autour des granulats. En effet, d’après Maso, le granulat est le squelette du béton lorsque la matrice est plus déformable que le renfort. Lorsqu’un tel béton est soumis à un effort, les sollicitations sont très intenses autour des granulats.

 Les diagrammes livrés par les échantillons dans les deux cas adoptent les mêmes allures bien que les valeurs soient très différentes. Il s’agit là d’une certaine constance dont nous devons prochainement trouver les causes.

4.1.1.4. Influence de l’ajout de gros granulats sur la résistance mécanique

Les résultats expérimentaux ont permis de noter qu'en ajoutant du gravillon au sable, le mélange devient plus fluide favorisant la réduction de la teneur en liant qui passe alors de 25% à 16%. En conséquence, le rapport pondéral optimal [liant/gravillon G/sable fin S₁] le plus convenable devient alors [15,9% / 31,75% /52,38%] en masse.

Quelques autres modifications ont été concédées par le mélange suite à l’introduction du gros granulat.

120 4.1.1.4.1. Temps de refroidissement des mélanges

Les températures enregistrées, lors du refroidissement du matériau composite, une fois que la source de chaleur a été coupée ont indiqué que le temps total de refroidissement des mélanges, s'agissant du matériau avec le sable S₁, est d'environ 100 minutes alors qu'il est d'environ 150 minutes dans le cas du matériau ayant connu un ajout de gravillons. En d'autres termes, on note que le matériau contenant du gravier se refroidit moins vite que le matériau élaboré avec des granulats fins et sans gravier.

La série d'expériences consacrée à ce sujet a clairement confirmé qu'avec les granulats de granulométrie grossière, le refroidissement se réalise plus lentement qu'avec les granulats de granulométrie fine. Ceci constitue un indicateur précieux pour la bonne mise en œuvre du matériau composite défini.

4.1.1.4.2. Masse volumique absolue

La masse volumique absolue du matériau contenant du gravillon a été évaluée à 2122±20 kg/m³. Cette valeur indique que, de façon générale, le matériau constitué de mélange

«granulat – sachets plastiques fondus» présente une densité de l'ordre de celle d'un mortier qui est d'environ 2000 kg/m³. Le matériau composite contenant du gravillon est légèrement plus lourd que le matériau de sable S1, ce qui est bien cohérent, compte tenu du fait que la masse volumique du gravillon G est plus élevée que celle du sable S1.

4.1.1.4.3. Résistances mécaniques du matériau composite optimisé

Les mesures mécaniques, en compression centrée, et en traction par flexion trois points ont permis d'enregistrer les résultats suivants concernant les résistances mécaniques du matériau composite issu du dosage optimal :

- Résistance en compression : 3,25 ± 0,05 MPa - Résistance en flexion : 3,10± 0,06 MPa.

On peut retenir que ces résultats d’essais mécaniques semblent bien montrer que, les valeurs des résistances en compression tout comme en flexion, ne sont pas significativement différentes.

En conclusion partielle, il faut noter que les résultats obtenus, dans les investigations menées dans cette partie de l’étude, ont montré la possibilité de réaliser un matériau de construction à partir des déchets de sachets plastiques et des granulats. La technologie a consisté à faire fondre à 300°C environ ces déchets de sachets dans un récipient approprié et à mélanger le liant obtenu avec du sable ou encore du sable et du gravillon. L'optimisation des dosages des

121 intrants a montré que, parmi les paramètres clés qui influencent les performances du matériau, il faut compter le type de sachet plastique, la granulométrie des granulats, la nature des granulats et le dosage en sachets plastiques dans le mélange. L'exploitation des résultats obtenus, en faisant varier le type de sachets plastiques, présente des limites évidentes, puisque les sachets plastiques tirés des déchets solides de décharges sont des mélanges de tous les types de sachets plastiques. C'est pour ces raisons que, la détermination de la composition chimique des sachets plastiques, qui pourrait permettre d'élucider un certain nombre de questionnements, n'a pas été abordée dans ce travail et ce, à cause de l'intérêt mineur qu'elle porte à l'étape actuelle de la recherche et pour l’objectif pratique assigné quant à l’assainissement visant particulièrement les sachets plastiques. Par ailleurs, les résistances mécaniques maximales enregistrées, avec un taux de 25% de sachets plastiques tout venant dans le matériau composite découlant, se trouvent autour de 7 MPa. Le mélange contenant du sable et du gravillon présente des résistances légèrement plus faibles que celui contenant du sable fin sans gravillon. Les faibles caractéristiques mécaniques ainsi enregistrées, pour le matériau composite élaboré, n'autorisent pas d'envisager son utilisation aux niveaux des éléments porteurs de la construction d’infrastructures mais le matériau présente de grandes potentialités en termes de matériau d'étanchéité, potentialités qui restent toutefois à évaluer avec précision. En outre, il est un aspect important du sujet non également abordé, celui d’évaluer le niveau de toxicité des sachets plastiques en dégradation thermique. Toutefois, des études ont permis de savoir que les sachets plastiques émettent de l’éthane et du méthane entre 300 et 350°C. Les gaz les plus toxiques sont émis durant la combustion des sachets plastiques au-delà de 700 °C : il s’agit du mono-oxyde de carbone et du dioxyde de carbone (Vasudevan et al., 2007).

Chaque type de sachet plastique utilisé produit un matériau à comportement mécanique particulier. Quelles que soient leurs valeurs numériques, les résistances en flexion et en compression évoluent suivant les mêmes tendances. Les valeurs des contraintes en flexion et des contraintes en compression sont pratiquement de même ordre de grandeur pour le matériau composite « granulats-sachets plastiques fondus ». Cette dernière remarque laisse percevoir une propriété relativement exceptionnelle et typiquement caractéristique du matériau composite du genre. En effet, le béton de ciment, par exemple, ne souscrit pas à ce schéma.

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4.1.2-MATERIAU COMPOSITE A BASE DE TERRE DE BARRE LIEE PAR DES DECHETS DE SACHETS PLASTIQUES FONDUS